این فایل دارای فرمت  word  می باشد.

موضوع: مقاله کوره های قوس الکتریکی و القایی

فهرست مطالب

مقدمه

تاريخچه آهن (Fe)

پيدايش :

خصوصيات قابل توجه :

كاربردها

تركيبات

سنگ معدن هاي آهن

فرآيندهاي اوليه استخراج آهن

•سنگ معدن آهن:

•زغال كك

•سنگ آهك:

واكنش هاي كوره استخراج آهن

احياي مستقيم

كوره بلند

كارگاه چدن ريزي

مراحل توليد آهن دركوره بلند

نقش سرباره

نقش مقدار زياد كك دركوره

جايگزين هوا در بعضي از كوره ها

روش بسمه

•روش كوره باز (با روش مارتن):

روش الكتريكي

انواع فولاد و كاربرد آنها

تبديل آهن به فولاد آلياژي

كوره  بلند

شارژ كردن

منابع بالقوه جانبي

منابع بالقوه درمعرض

فهرست منابع

مقدمه

امروزه يكي از اساسي ترين پايه هاي اقتصادي و اجتماعي كشورهاي جهان را صنايع آهن و فولاد تشكيل مي دهد و اين به سبب نياز مبرمي است كه انسان جهت پيشبرد، مفاصد خود در زندگي دارد. با نگاه اجمالي به كارايي اين عنصر حياتي، مي توان به نقش سازنده آن پي برد. زيرا علاوه بركاركرد آن درامر ساختمان سازي، پل سازي و غيره يكي از كالاهاي اساسي در صنايع اتومبيل سازي، كشتي سازي و لكوموتيو سازي است و به صورت آلياژ هاي مختلف، اساس تكنولوژي ماشين آلات را تشكيل مي دهد. كه آهن و فولاد به روش هاي مختلفي تهيه و توليد مي شدند ما  دراين تحقيق روش تهيه بوسيله كوره بلند را از ابتدا مورد بررسي قرار مي دهيم.

آهن عنصر شيميايي است كه در جدول تناوبي با نشان Feو عدد اتمي 26 وجود دارد. آهن فلزي است كه در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبي قرار دارد.

تاريخچه آهن (Fe)

اولين نشانه هاي استفاده از آهن به زمان سومريان و مصريان برمي گردد كه تقريباً 4000 سال قبل از ميلاد با آهن كشف شده از شهاب سنگها اقلام كوچكي مثل سر نيزه وزيور آلات مي ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از ميلاد، تعداد فزاينده اي از اشياء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نيكل، اين محصولات را از آهن شهاب سنگي متمايز مي كند) دربين النهرين، آسياي صغير و مصر به چشم مي خورد؛ اما ظاهراً تنها در تشريفات از آهن استفاده مي شد و آهن فلزي گرانبها حتي با ارزش تر از طلا به حساب مي آمد.

براساس تعداد از منابع آهن، به عنوان يك محصول جانبي از تصفيه مس توليد مي‌شود مثل آهن اسفنجي –و به وسيله متالوژي آن زمان قابل توليد مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از ميلاد درخاورميانه بطور روز افزون ا زاين فلز استفاده مي شد، اما جايگزين كاربرد برنز درآن زمان نشد.  تيرآهني متعلق به عنصر آهن سوند در گاتلند سوئد يافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورميانه يك جابجايي سريع درتبديل ابزار و سلاحهاي برنزي به آهني صورت گرفت. عامل مهم دراين جابجائي آغاز ناگهاني تكنولوژي هاي پيشرفته كار با آهن نبود، بلكه عامل اصلي، مختل شدن تامين قلع بود. اين دوره جابجايي كه در زمانهاي مختلف و درنقاط مختلفي از جهان رخ داد، دوره اي از تمدن به نام عصرآهن را به وجود آورد. همزمان با جايگزيني آهن به جاي برنز، فرآيند كربوريزاسيون كشف شدكه به وسيله آن به آهن موجود درآن زمان كربن اضافه مي كردند. آهن را بصورت اسفنجي كه مخلوطي از آهن و سرباره به همراه مقدار ي كربن يا كاربيد است، بازيافت كردند. سپس سرباره آنرا با چكش كاري جدا نموده و محتوي كربن را اكسيده  مي كردند تا بدين طريق آهن نرم توليد كنند.

مردم خاورميانه دريافتند كه با حرارت دادن طولاني مدت آهن نرم درلايه اي از ذغال و آب دادن آن در آب يا روغن مي توان محصولي بسيار محكم تر بدست آورد. محصول حاصله كه داراي سطح فولادي است، از برنزي كه قبلاً كاربرد داشت محكمتر و مقاوم تر بود. در چين نيز اولين بار آهن شهاب سنگي استفاده شد و اولين شواهد باستان شناسي براي اقلام ساخته شده با آهن نرم درشمال شرقي نزديك xinjiangمربوط به قرن 8 قبل از ميلاد به دست آمده است. اين وسايل از آهن نرم و با همان روش خاورميانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان مي رفت كه براي مردم غير چيني هم ارسال مي كردند.

درسالهاي آخر پادشاهي سلسله ژو (حدود 550 قبل از ميلاد) به سبب پيشرفت زياد تكنولوژي كوره، قابليت توليد آهن جديدي بوجود آمد. ساخت كوره هاي بلندي كه توانايي حرارتهاي بالاي k 1300را داشت، موجب توليد آهن خام يا چدن توسط چيني ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با كربن k1470-1420  حرارت دهيم، مايع مذابي بدست مي آيد كه آلياژي با 96.5% آهن و 53.5% كربن است. اين محصول محكم را مي توان به شكلهاي ريز و ظريفي درآورد. اما براي استفاده، بسيار شكننده مي باشند، مگر آنكه بيشتر كربن آنرا از بين ببرند.

از زمان سلسله ژو به بعد اكثر توليدات آهن درچين به شكل چدن است. با اين همه آهن بعنوان يك محصول عادي كه براي صدها سال مورد استفاده كشاورزان قرارگرفته است، باقي ماند و تا زمان سلسله شين (حدود 221 قبل از ميلاد) عظمت چين را واقعاً تحت تأثير قرار ندارد.

توسعه چدن در اروپا عقب افتاد، چون كوره هاي ذوب در اروپا فقط توانايي K1000را داشت، دربخش زيادي از قرون وسطي دراروپاي غربي آهن اسفنجي به آهن نرم بدست مي آورند. تعدادي از قالب گيريهاي آهن دراروپا بين سالهاي 1150 و 1350 بعد از ميلاد در دو منطقه درسوئد به نامهاي Lappyttanو Vinarhyttanانجام شد.

دانشمندان مي پندارند شايد اين روش بعد از اين دو مكان تا مغولستان آن سوي روسيه ادامه يافته باشد، اما دليلي محكمي براي اثبات اين قضيه وجود ندارد. تا اواخر قرن نوزدهم درهر رويدادي يك بازار براي كالاهاي چدني بوجود آمد، مانند درخواست براي گلوله هاي توپ چدني .

درآغاز براي ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتي و هم عامل كاهنده استفاده مي شد. درقرن 18 در انگلستان تامين كنندگان چوب كم شدند و از زغال سنگ كه يك سوخت فسيلي است، بعنوان منبع جانشين استفاده شد. اين نوآوري بوسيله abraham darbyانرژي لازم براي انقلاب صنعتي را تامين نمود.

پيدايش :

آهن يكي از رايج ترين عناصر زمين است كه تقريباً 5% پوسته زمين را تشكيل ميدهد. آهن از سنگ معند هماتيت كه عمدتاً fe₂o₃مي باشد. استخراج مي گردد. اين فلز را بوسيله روش كاهش يا كربن كه عنصري واكنش پذيرتر است جدا مي كنند. اين عمل دركوره بلند دردماي تقريباً 2000 درجه سانتي گراد انجام مي پذيرد.

درسال 2000، تقريباً 1100 ميليون تن سنگ معدن آهن رشد ارزش تجاري تقريباً 25 ميليارد دلار آمريكا استخراج شد. درحاليكه استخراج سنگ معدن آهن در48 كشور صورت مي گيرد، چين،برزيل، استراليا، روسيه و هند با توليد 70% سنگ آهن جهان پنج كشور بزرگ توليد كنندگان آن به حساب مي آيند. براي توليد تقريباً 573 ميليون تن آن خام 1100 ميليون تن سنگ آهن مورد نياز است. 

فرآيندهاي اوليه استخراج آهن

استخراج آهن از سنگ معدن هاي آن طي فرآيند هاي فيزيكي و مكانيكي و شيميايي تحت شرايط ويژه اي صورت مي گيرد.

درمرحله آغازي، سنگ معدن بايد طي چندين مرحله از عمليات ازجمله: خردكردن، آسياب كردن، سرند كردن، شستشو، استفاده از جداكننده مغناطيسي و يا به روش فلوتاسيون تغليظ شود. محلول غليظ شده معمولاً داراي 60 تا 65% آهن، 8 تا 12 % سليس مي باشد. پس از تلغيظ سنگ معدن آن را بايد به اندازه هايي به ابعاد 6 تا 25 ميلي متر كه مناسب براي تغذيه كوره هاي وزشي است، تبديل كردكه يان عمل را اصطلاحاً آگلومريزه شدن مي نامند. استخراج آهن از سنگ معدنهاي آن عمدتاً با استفاده از كوره هاي وزشي صرت مي گيرد كه درحقيقت يك راكتور بزرگ شيميايي است كه در آن مخلوطي از سنگ آهك، سنگ معدن آهن، و ذغال كك گره داده مي شود.

مواد اوليه مورد نياز استخراج آهن

        ·سنگ معدن آهن:

درمجاورت ذغال براثر گرما دركوره احيا مي شود و سپس براثر جرياني از گازهاي احيا كننده داغ كه از سوختن كك درهواي گرم پايين كوره توليد مي شود و در جهت عكس مسير آهن حركت مي كند، ذوب مي شود. آهن مذاب و تفاله حاصل از سنگ معدن به ازاي هر دو تا چهار ساعت از آتشدان كوره تخليه مي شود. اگر مواد اوليه به طور پيوسته از بالاي كوره وارد شود، دراين صورت، كوره مي تواند به طور پيوسته كار كند. محصول كوره وزشي همان چدن است كه براي تبديل آن به‌ ديگر مشتقات آهن، بويژه فولاد، بايد درآن تغييراتي داد.

        ·زغال كك

مشخصات ساختاري آن عبارت است از : كربن ثابت 85 تا 90 %، خاكستر 5 تا 13%، رطوبت تا 8%، مواد فرار 1.6 تا 11% و گوگرد 0.5 تا 1.3 % نقش كك درفرآيند كوره هاي وزشي  توليد گاز ها احيا كننده است و دراثر سوختن درپايين كوره انجام مي پذيرد و مقاومت مكانيكي آن نيز در عمل مهم است اندازه كك موردمصرف، بايد بين 1.5 تا 7.5 ميلي متر باشد.

        ·سنگ آهك:

به منظور كمك كردن ذوب و پايين آوردن دماي ذوب ناخالصي ها به سنگ معدن افزوده مي شود. نسبت تشكيل دهنده هاي بازي درمخلوط يعني (CaO)و (MgO)به تشكيل دهنده هاي اسيدي يعني (Sio2)بايد در حد ثابتي حفظ شود تا تفاله هاي كف مانند و سبك (سيليكات هاي كلسيم و منيزيم) به طور كامل تشكيل شود و ساير ناخالصي هاي همراه با خود را از آهن جدا كند، براي اين منظور، سنگ آهن و دولوميت بكارگرفته مي شود. گاهي براي كنترل تركيب نقاله هاي جاري، مقداري سيليكات تيز بدان اضافه مي شود، مناسب ترين اندازه اين دسته از مواد براي كوره هاي وزشي بين 70 تا 75% ميلي متر است.

واكنش هاي كوره استخراج آهن

پس ازاينكه كك درقسمت پايين كوره بارگيري شده، آن را تاحدود 1925o^cگرم مي كنند تا براثر وزش هواي گرم شروع به سوختن كرده، دما را دردهانه قسمت سوخت كوره تا 1925o^cافزايش دهد. دي اكسيد كربن حاصل دراين دما ناپايدار بوده و بوسيله كك موجود در محيط به منواكسيد كربن تبديل مي شود. بخار آب همراه با هواي داغ در واكنش با كك نيز خود توليد منواكسيد كربن مي كند.

واكنش هاي انجام شده در دهانه سوخت كه درحد بين مخزن سوخت و سنگ معدن آهن قراردارد. درقسمت بالاتر كوره كه در دماي زير 920o^cاست، اكسيدهاي آن به وسيله منواكسيد كربن و هيدروژن حاصل احيا مي شوند. درقسمت بالاتر كوره وقتي كه دما به 8150o^cتا 870 o^cرسيد سنگ آهك نيز تجزيه مي شود. درقسمت پايين كوره دربالاتر از 925 o^cاكسيدهاي آهن بوسيله كربن احيا شده ودي اكسيد كربن حاصل بطور همزمان باكك واكنش داده و به منواكسيد كربن تبديل مي شود. 

• تاثیر شخصیت پدر ومادر بر فرزندان
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس معادلات دیفرانسیل نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس روش های محاسبات عددی,محاسبات عددی نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی عمومی 1 نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی 2,ریاضی عمومی 2,ریاضی کاربردی 1 نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس شیمی عمومی 1,شیمی1 نيمسال اول 93-92